Die Erfindung bezieht sich auf einen elektro-pneumatischen
Stellungsregler mit einem pneumatisch betätigbaren Zweikam
mer-Stellantrieb mit einem pneumatischen Zuluft- und einem
pneumatischen Ablufthauptventil an einer zu einer Kammer des
Stellantriebs führenden Druckleitung und mit einem weiteren
pneumatischen Zuluft- und einem weiteren pneumatischen Ab
lufthauptventil an einer weiteren zu einer weiteren Kammer
des Stellantriebs führenden Druckleitung und mit jeweils
einer Betätigungseinrichtung für jedes Hauptventil, wobei die
Betätigungseinrichtung für das eine Zulufthauptventil aus
einem auf ein Umschaltventil des einen Zulufthauptventils
einwirkenden Steuerventil besteht und die Betätigungs
einrichtung für das weitere Zulufthauptventil aus einem auf
ein Umschaltventil des weiteren Zulufthauptventils einwirken
den weiteren Steuerventil besteht.The invention relates to an electro-pneumatic
Positioner with a pneumatically operated two-way control
mer actuator with one pneumatic supply air and one
pneumatic main exhaust valve to a chamber of the
Actuator leading pressure line and with another
pneumatic supply air and another pneumatic Ab
main air valve on another to another chamber
of the actuator leading pressure line and with each
an actuator for each main valve, the
Actuating device for the one supply air main valve
one to a changeover valve of the one supply air main valve
acting control valve and the actuation
device for the additional supply air main valve from one
a changeover valve of the other main supply air valve act
the other control valve exists.
Ein bekannter pneumatischer Stellungsregler dieser Art ist in
Form des Siemens-SIPART PS Elektro-pneumatischer Stellungs
regler 6DR3000 offenkundig vorbenutzt und in seinem wesent
lichen Aufbau in der Siemens-Betriebsanleitung "SIPART PS
Elektro-pneumatischer Stellungsregler 6 DR 3000-1N/E bis
2N/E" mit der Bestell-Nr. C73000-B7400-C136-1 in seinem
wesentlichen Aufbau dargestellt. Bei diesem bekannten Stel
lungsregler befindet sich - wie Bild 2 der genannten Be
triebsanleitung zeigt - jedem Hauptventil zugeordnet ein
Steuerventil, das als Piezoventil ausgebildet ist; ein sol
ches Piezoventil ist in der Zeitschrift "fluid", April 1989,
Seiten 34 und 37 im einzelnen beschrieben. Jeweils zwei mit
den Hauptventilen an einer Druckleitung des Zweikammer-Stell
antriebs zusammenarbeitende Steuerventile sind über einen
Vorsteuerdruckregler an eine Druckluftquelle angeschlossen.
A known pneumatic positioner of this type is in
Form of the Siemens SIPART PS electro-pneumatic position
controller 6DR3000 obviously used and in its essence
structure in the Siemens operating instructions "SIPART PS
Electro-pneumatic positioner 6 DR 3000-1N / E bis
2N / E "with the order number C73000-B7400-C136-1 in its
essential structure shown. With this well-known Stel
The regulator is located - as in Figure 2 of the above-mentioned Be
operating instructions shows - assigned to each main valve
Control valve which is designed as a piezo valve; a sol
The piezo valve is in the magazine "fluid", April 1989,
Pages 34 and 37 described in detail. Two each with
the main valves on a pressure line of the two-chamber actuator
Actuator cooperating control valves are one
Pilot pressure regulator connected to a compressed air source.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Elek
tro-pneumatischen Stellungsregler in seinem Aufbau unter Bei
behaltung seiner vorteilhaften technischen Eigenschaften zu
vereinfachen, um eine Verminderung der Herstellungskosten zu
erreichen.The invention has for its object the known Elek
Tro-pneumatic positioner in its structure under Bei
preservation of its advantageous technical properties
simplify to reduce manufacturing costs
to reach.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem elektro-pneumatischen
Stellungsregler der oben angegebenen Art erfindungsgemäß die
Betätigungseinrichtung des einen Ablufthauptventils von einer
Zuleitung gebildet, die die Druckbeaufschlagungsseite des
einen Ablufthauptventils mit dem Innenraum des Umschaltven
tils des weiteren Zulufthauptventils verbindet, und die Betä
tigungseinrichtung des weiteren Ablufthauptventils ist von
einer weiteren Zuleitung gebildet, die von der Druckbeauf
schlagungsseite dieses Ablufthauptventils in das Umschalt
ventil des einen Zulaufhauptventils führt.To solve this problem is an electro-pneumatic
Positioner of the type specified above according to the invention
Actuating device of an exhaust main valve from a
Supply line formed, which is the pressurization side of the
a main exhaust valve with the interior of the Umschaltven
tils of the additional supply air main valve connects, and the Betä
The main exhaust valve is from
another supply line formed by the Druckbeauf
impact side of this main exhaust valve in the changeover
valve of a main inlet valve leads.
Es ist zwar ein elektro-pneumatischer Stellungsregler gemäß
der als Stand der Technik geltenden älteren deutschen Patent
schrift DE 195 37 493 C1 mit Betätigungseinrich
tungen in Form von Zuleitungen zu zwei Hauptventilen unter
Einsparung von zwei Steuerventilen versehen, jedoch sind bei
diesem Stellungsregler die Betätigungseinrichtungen des wei
teren Zulufthauptventils und des weiteren Ablufthauptventils
von Zuleitungen gebildet.Although it is an electro-pneumatic positioner according to
the older German patent which is considered to be state of the art
document DE 195 37 493 C1 with actuating device
lines in the form of feed lines to two main valves
Saving two control valves provided, however, at
this positioner the actuators of the white
tere supply air main valve and the further exhaust air main valve
formed by supply lines.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Stellungsreglers besteht
darin, daß bei seinem Aufbau im Vergleich zu dem eingangs be
schriebenen, bekannten Stellungsregler auf zwei Steuerventile
verzichtet werden kann, indem anstelle der zwei Steuerventile
zur Ansteuerung des weiteren Zulufthauptventils und des
weiteren Ablufthauptventils jeweils nur Zuleitungen zu der
einen Druckleitung bzw. in das eine Umschaltventil des einen
Zulufthauptventils geführt werden. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß infolge der Verwendung von nur noch zwei
Steuerventilen anstelle der bisherigen vier Steuerventile auf
einen Vorsteuerdruckregler verzichtet werden kann. Ein
zusätzlicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß die Zuver
lässigkeit des erfindungsgemäßen Stellungsreglers im Ver
gleich zu dem bekannten Stellungsregler noch gesteigert
ist, weil zwei Steuerventile durch überhaupt nicht anfällige
Zuleitungen ersetzt sind.One advantage of the positioner according to the invention is
in the fact that in its construction compared to the beginning
wrote, known positioner on two control valves
can be dispensed with by replacing the two control valves
to control the additional main air supply valve and the
other main exhaust valve only supply lines to the
a pressure line or in the one switching valve of one
Supply air main valve. Another advantage
is that due to the use of only two
Control valves instead of the previous four control valves
a pilot pressure regulator can be dispensed with. On
additional advantage is given by the fact that the ver
casualness of the positioner according to the invention in Ver
immediately increased to the known positioner
is because two control valves are not susceptible to anything
Supply lines are replaced.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausfüh
rungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektro-pneumatischen
Stellungsreglers wiedergegeben.To explain the invention is in the figure Ausfü
Example of the electro-pneumatic invention
Positioner reproduced.
Der dargestellte Stellungsregler für einen pneumatischen
Zweikammer-Stellantrieb 1 weist eingangsseitig eine Regel
elektronik 2 auf, die eingangsseitig mit einer Regelabwei
chung xw beaufschlagt ist. Diese Regelabweichung xw ist in
einem Vergleicher 3 aus einer über ein Potentiometer 4 rück
geführten Regelgröße X und einer Führungsgröße W gebildet,
die von außen dem elektro-pneumatischen Stellungsregler zuge
führt wird. Ein Ausgang 5 der Regelelektronik 2 ist an ein
Steuerventil 6 geführt, das in dem dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel aus einem Piezowandler besteht. Ein weiterer
Ausgang 7 der Regelelektronik 2 ist an ein weiteres Steuer
ventil 8 angeschlossen, das ebenfalls als Piezowandler aus
gebildet ist. Beide Steuerventile 6 und 8 sind über einen
Vorsteuerdruckregler 9 an Druckluft angeschlossen.The positioner shown for a pneumatic two-chamber actuator 1 has control electronics 2 on the input side, which is acted upon with a control deviation x w on the input side. This control deviation x w is formed in a comparator 3 from a controlled variable X fed back via a potentiometer 4 and a reference variable W which is supplied to the electro-pneumatic positioner from the outside. An output 5 of the control electronics 2 is guided to a control valve 6 which, in the exemplary embodiment shown, consists of a piezo transducer. Another output 7 of the control electronics 2 is connected to a further control valve 8 , which is also formed as a piezo transducer. Both control valves 6 and 8 are connected to compressed air via a pilot pressure regulator 9 .
Das Steuerventil 6 bildet eine Betätigungseinrichtung für ein
Zulufthauptventil 10, das ein Umschaltventil 11 und ein Rück
schlagventil 12 enthält. Das Ventilorgan des Umschaltventils
11 wird durch eine Erhöhung des Drucks im Innenraum 13 des
Steuerventils 6 nach unten bewegt, wodurch über einen Rohr
stutzen 14 ein Versorgungsdruck V in das Umschaltventil 11
und damit an das Rückschlagventil 12 gelangen kann. Über das
Rückschlagventil 12 ist das Zulufthauptventil 10 an eine
Druckleitung 15 angeschlossen, die zu einer in der Figur obe
ren Kammer 16 des pneumatischen Zweikammer-Stellantriebs 1
führt. An der Druckleitung 15 liegt außerdem ein Abluft
hauptventil 17, das ein Schließventil darstellt. Das
Ventilorgan dieses Ablufthauptventils 17 wird mittels einer
von einer Zuleitung 18 gebildeten Betätigungseinrichtung aus
der in der Figur gezeigten Stellung heraus nach unten bewegt,
wenn - wie später noch im einzelnen erläutert wird - der
Druck im Innenraum 19 des weiteren Steuerventils 8 klein ist.The control valve 6 forms an actuating device for a supply air main valve 10 , which contains a changeover valve 11 and a check valve 12 . The valve member of the changeover valve 11 is moved downward by increasing the pressure in the interior 13 of the control valve 6 , so that a supply pressure V can enter the changeover valve 11 and thus the check valve 12 via a pipe 14 . Via the check valve 12 , the supply air main valve 10 is connected to a pressure line 15 which leads to a chamber 16 of the pneumatic two-chamber actuator 1 in the figure above. On the pressure line 15 is also an exhaust main valve 17 , which is a closing valve. The valve member of this main exhaust valve 17 is moved downward from the position shown in the figure by means of an actuating device formed by a supply line 18 , when - as will be explained in detail later - the pressure in the interior 19 of the further control valve 8 is small.
Eine zweite Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 ist über
eine weitere Druckleitung 21 mit einem weiteren Zulufthaupt
ventil 22 sowie mit einem weiteren Ablufthauptventil 23 ver
bunden. Das weitere Zulufthauptventil 22 enthält ein Um
schaltventil 24 und ein Rückschlagventil 25; die Druckbeauf
schlagung des weiteren Zulufthauptventils 22 erfolgt mittels
des weiteren Steuerventils 8, das an den Vorsteuerdruckregler
9 angeschlossen ist.A second chamber 20 of the two-chamber actuator 1 is connected via a further pressure line 21 to a further supply air main valve 22 and to a further exhaust air main valve 23 . The further supply air main valve 22 includes a switching valve 24 and a check valve 25 ; the pressurization of the further supply air main valve 22 takes place by means of the further control valve 8 , which is connected to the pilot pressure regulator 9 .
Das weitere Ablufthauptventil 23 besteht nur aus einem pneu
matischen Umschaltventil 29, das mit seiner von einer Membran
30 gebildeten Druckbeaufschlagungsseite über eine weitere Zuleitung
31 mit dem Innenraum 32 des einen Zulufthauptventils 10
verbunden ist. Das weitere Ablufthauptventil 23 hat einen
Entlüftungskanal 33; eine entsprechende Entlüftungsöffnung 34
weist auch das Ablufthauptventil 17 auf.The further main exhaust valve 23 consists only of a pneumatic switch valve 29 , which is connected with its pressurization side formed by a membrane 30 via a further supply line 31 to the interior 32 of the main supply air valve 10 . The further main exhaust valve 23 has a ventilation duct 33 ; the main exhaust valve 17 also has a corresponding vent opening 34 .
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß der Zweikammer-
Stellantrieb 1 über eine mechanische Verbindung 35 auf ein
Stellglied 36 einwirkt, das das Stellorgan eines nicht weiter
dargestellten Ventils sein kann. Mit der Verstellung des
Zweikammer-Stellantriebs 1 wird über eine in der Figur
strichliert dargestellte weitere mechanische Verbindung 37
eine elektrische Rückmeldeeinrichtung - hier in Form des
Potentiometers 4 - entsprechend der Stellung des Zweikammer-
Stellantriebs 1 verstellt.For the sake of completeness, it should be mentioned that the two-chamber actuator 1 acts via a mechanical connection 35 on an actuator 36 , which can be the actuator of a valve, not shown. With the adjustment of the two-chamber actuator 1 , an electrical feedback device - here in the form of the potentiometer 4 - is adjusted according to the position of the two-chamber actuator 1 via a further mechanical connection 37 shown in broken lines in the figure.
Weitere Einzelheiten des elektro-pneumatischen Stellungsreg
lers werden im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung seiner
Arbeitsweise erläutert:
Wird an den Stellungsregler bei noch nicht angelegtem Versor
gungsdruck V eine nicht dargestellte Betriebsspannung ange
legt, dann bewegt sich ein Ventilorgan 38 des weiteren
Steuerventils 8 aus der in der Figur gezeigten Lage nach oben
und verschließt dadurch eine Abluftöffnung 39, woraufhin sich
im Innern 19 des weiteren Steuerventils 8 ein Druck aufbaut,
der zu einem Schließen des weiteren Zulufthauptventils 22
führt; das eine Ablufthauptventil 17 bleibt unbetätigt in der
gezeigten Lage, weil über die eine Zuleitung 18 als
Betätigungseinrichtung für das eine Ablufthauptventil 17 und
das Umschaltventil 24 eine Entlüftung über eine Entlüf
tungsöffnung 40 erfolgt. Ist der Versorgungsdruck V zuge
schaltet und wird durch ein elektrisches Signal am Ausgang 5
der Regelelektronik 2 das Steuerventil 6 betätigt, dann legt
sich dessen Ventilorgan 42 für die Zeit des Impulses gegen
eine Abluftöffnung 43, so daß sich im Innenraum 13 des
Steuerventils 6 der Vorsteuerdruck aufbaut, woraufhin das
Ventilorgan des Umschaltventils 11 des einen Zulufthauptven
tils 10 nach unten bewegt wird; dadurch wird das Umschaltven
til 11 zum Rohrstutzen 14 geöffnet. Es wird daraufhin das
Rückschlagventil 12 mit dem Versorgungsdruck V beaufschlagt
und geöffnet. Damit gelangt ein Druckluftimpuls in die obere
Kammer 16 des Zweikammer-Stellantriebs 1. Gleichzeitig wird
über die weitere Zuleitung 31 der Versorgungsdruck V im
Innenraum 32 des einen Zulufthauptventils 10 auf die Druck
beaufschlagungsseite (Membran 30) des weiteren Ablufthaupt
ventils 23 übertragen, wodurch sich dieses Ventil zur wei
teren Druckleitung 21 hin öffnet; es ist damit eine impuls
artige Entlüftung der unteren Kammer 20 des Zweikammer-
Stellantriebs 1 über die Entlüftungsöffnung 33 des weiteren
Ablufthauptventils 23 möglich. Das nur schematisch darge
stellte Stellorgan des Stellantriebs 1 wird auf diese Weise
impulsartig etwas nach unten bewegt. Das Signal am Ausgang 5
ist beendet, und der Stellantrieb 1 bleibt in der erreichten
Lage stehen.
Further details of the electro-pneumatic positioner are explained in the following description of its operation:
If an operating voltage (not shown) is applied to the positioner when the supply pressure V is not yet applied, then a valve member 38 of the further control valve 8 moves upward from the position shown in the figure and thereby closes an exhaust air opening 39 , whereupon the interior 19 of the another control valve 8 builds up a pressure which leads to the closing of the additional supply air main valve 22 ; the one main exhaust valve 17 remains unactuated in the position shown, because via a supply line 18 as an actuating device for the one main exhaust valve 17 and the changeover valve 24, venting via a vent opening 40 takes place. If the supply pressure V is switched on and the control valve 6 is actuated by an electrical signal at the output 5 of the control electronics 2 , then its valve member 42 lays down for the time of the pulse against an exhaust air opening 43 , so that the pilot pressure is in the interior 13 of the control valve 6 builds up, whereupon the valve member of the changeover valve 11 of a Zulufthauptven valve 10 is moved down; thereby the Umschaltven valve 11 to the pipe socket 14 is opened. The check valve 12 is then acted upon by the supply pressure V and opened. A pulse of compressed air thus passes into the upper chamber 16 of the two-chamber actuator 1 . At the same time, the supply pressure V in the interior 32 of the one supply air main valve 10 is transferred via the further supply line 31 to the pressure application side (membrane 30 ) of the further exhaust air main valve 23 , whereby this valve opens to the further pressure line 21 ; it is thus a pulse-like venting of the lower chamber 20 of the two-chamber actuator 1 via the vent opening 33 of the further main exhaust valve 23 . The only schematically Darge presented actuator of the actuator 1 is moved slightly downward in this manner. The signal at output 5 has ended and the actuator 1 remains in the position reached.
Soll aufgrund eines elektrischen Signals am weiteren Ausgang
7 der Regelelektronik 2 das Stellorgan des Stellantriebs 1
impulsartig nach oben bewegt werden, dann wird das weitere
Steuerventil 8 betätigt und sein Ventilorgan 38 für die Zeit
des Signals in die in der Figur dargestellte Lage gebracht.
Dadurch wird der Innenraum 19 des weiteren Steuerventils 8
entlüftet, woraufhin das Schließorgan des Umschaltventils 24
in seine geöffnete Stellung aufgrund der Wirkung einer Feder
45 zurückfällt und außerdem über die eine Zuleitung 18 als
Betätigungseinrichtung für das eine Ablufthauptventil 17 ein
Umschaltventil 49 dieses Hauptventils 17 entgegen der Wirkung
einer Feder 46 durch den Versorgungsdruck V auf der
Druckbeaufschlagungsseite (Membran 41) umgeschaltet wird.
Dadurch wird entsprechend dem elektrischen Signal die eine
Druckleitung 15 und damit die eine Kammer 16 des Zweikammer-
Stellantriebs 1 über die Entlüftungsöffnung 34 im Bereich des
einen Ablufthauptventils 17 impulsartig entlüftet. Damit
einher geht eine impulsartige Druckbeaufschlagung des
Rückschlagventils 25 des weiteren Zulufthauptventils 22, so
daß der Versorgungsdruck V impulsartig über einen Ein
gangsstutzen 47 und das geöffnete Rückschlagventil 25 an der
weiteren Kammer 20 des Zweikammer-Stellantriebs 1 liegt. Das
weitere Abluftventil 23 weist zu diesem Zeitpunkt die darge
stellte Ventilstellung auf, weil das eine Steuerventil 6 ent
lüftet und damit auch der Innenraum 32 des einen Zuluft
hauptventils 10 über ein Entlüftungsrohr 48 entlüftet ist.If, based on an electrical signal at the further output 7 of the control electronics 2, the actuator of the actuator 1 is to be moved upward in a pulsed manner, then the further control valve 8 is actuated and its valve member 38 is brought into the position shown in the figure for the time of the signal. Thereby, the interior is deaerated 19 of the further control valve 8, after which the closing member of the changeover valve 24 in its open position due to the action of a spring falls back 45 and also via a feed line 18 as an actuating means for a main air discharge valve 17, a switching valve 49 of this main valve 17 opposite to the Effect of a spring 46 is switched by the supply pressure V on the pressurization side (membrane 41 ). As a result, according to the electrical signal, the one pressure line 15 and thus the one chamber 16 of the two-chamber actuator 1 is ventilated in a pulsed manner via the vent opening 34 in the region of the one main exhaust valve 17 . This is accompanied by a pulse-like pressurization of the check valve 25 of the additional main air valve 22 , so that the supply pressure V is pulsed via an inlet port 47 and the open check valve 25 on the other chamber 20 of the two-chamber actuator 1 . The further exhaust valve 23 has the Darge presented valve position at this time, because the one control valve 6 is vented and thus the interior 32 of a supply air main valve 10 is vented via a vent pipe 48 .